昆虫都去哪儿了?全世界的物种数量正以惊人的速度下降

本文发表于2020年5月国家地理杂志

昆虫们不仅仅是你偶尔会遇到的麻烦,它们对环境也至关重要。 现在,全世界的物种数量正以惊人的速度下降。

蝴蝶在不停地飞来,最初是成百上千,然后是成千上万甚至数十万。 它们的翅膀下面是棕色的,上面是鲜亮的橙色。当它们飞过时,看起来就像是阳光的碎片。这景象无比奇妙,既令人敬畏,又令人有些不安。

在一个明亮而蔚蓝的夏日,我在内华达山脉中遇到了这样的蝴蝶云(更专业地说,是加利福尼亚蛱蝶的大迁移)。当时,我正和内华达大学里诺分校的生物学家马特·福瑞斯特(Matt Forister)一起,在太浩湖西北部的城堡峰上远足。城堡峰的样子有点像个圆形的门把手,那里的蝴蝶是世界上最被密切关注的昆虫种群之一:在将近45年的每个夏天,蝴蝶数量每两周进行一次统计。大部分数据是由福瑞斯特的导师阿特·夏皮罗(Art Shapiro)收集的,他是一位充满热情的鳞翅目动物学家,也是加州大学戴维斯分校的教授,他将这些信息记录在3X5英寸的卡片上。

福瑞斯特和他的团队将这些调查数据录入电脑并进行了分析,他们发现,城堡峰的蝴蝶自2011年以来在不断减少。我们边走边讨论其中的原因,当我们接近9100英尺的山顶时,发现自己陷入了橙色的蝴蝶云雾的笼罩之中。

福斯特说:“据我所知,昆虫正在遭罪的想法令人震惊。” 他指着川流而过的蝴蝶说:“但事实就是如此,尽管看起来好像挺奇怪。”

据说我们生活在“人类世”——一个因人类对地球的影响而得名的时代。 尽管如此,从许多方面来看,这仍然是昆虫统治的世界。 据估计,在任一时刻,都有10亿个昆虫在飞,在爬,在盘旋,在行进,在挖洞和游泳。 就种类而言,昆虫的数量同样令人印象深刻:在所有的动物物种中,有大约80%是昆虫。虫儿们维护着我们所熟知的世界:如果没有昆虫的授粉,从雏菊到山茱萸,大多数开花植物都会灭绝。

根据生物学家爱德华·O·威尔逊(Edward O. Wilson)的著名推论,如果人类突然消失,地球将“恢复到一万年前的丰富平衡状态”。 但是“如果昆虫消失,环境将会崩溃。”

然而,令人震惊和发人警醒的是,科学家们最近发现,在大多数地方,昆虫的数量正在下降。在农村地区和野外地区如城堡峰等地如此,在你家后院也很可能正发生同样的事。

在距荷兰边境不远的莱茵河畔,德国克雷菲尔德昆虫学会将其收藏品存放在以前的校舍中。以前孩子们吵吵闹闹地上课的教室里,现在存放着装满瓶子的盒子,瓶子装满了漂浮在乙醇中的成团的死虫。如果之前你对昆虫数量急剧下降毫不担忧,你应该来看一下这所学校。

该系列的主要监督人马丁·索尔格(Martin Sorg)告诉我:“我们不去计算瓶子的数量,因为数量每周都在变化。” 他估计有“几万”吧。

索尔格和他的同事们从1980年代后期开始着手调查昆虫在德国不同类型的保护区中的繁殖情况。为了掌握情况,他们设置了诱虫陷阱,陷阱看起来像个倾斜的小帐篷,所有飞入其中的东西,不管是苍蝇、黄蜂、飞蛾、蜜蜂、蝴蝶和草蛉等等,都会被捕获然后被装进瓶子。

收集工作已经进行了20多年,在63个保护区的不同地点轮流进行,采集点大部分位于克雷费尔德所在的北莱茵-威斯特法伦州。 2013年,昆虫学家回到了他们在1989年首次取样的两个地点,捕获昆虫的数量只是24年前的一小部分。 他们在2014年再次对这些地点进行了采样,并着手对其他十几个地点进行重新采样,所有地点的结果都类似。

为了解读采集结果,该学会向其他昆虫学家和统计学家寻求帮助,他们仔细地筛选了数据,分析证实,从1989年到2016年,德国保护区中飞行类昆虫的数量下降了76%。

这项发现发表在科学期刊《 PLOS One》上,并成为世界各地的头条新闻。《卫报》警告说“生态世界末日”,《纽约时报》宣告“昆虫世界末日”。 《法兰克福文摘报》宣布“我们陷入噩梦之中”。 根据专门追踪已发表的研究报告引用频率的网站Altmetric的数据,该研究是2017年被讨论次数位居第六的科学论文。曾经默默无闻的克雷菲尔德昆虫学会如今被来自科学界和媒体的请求淹没了,直到今天仍然如此。 索尔格叹了口气:“根本应付不过来。”

自从克雷菲尔德论文发表以来,全世界的昆虫学家一直在研究他们的记录和收藏。 一些科学家认为已发表的论文存在偏见。 他们认为,一项显示出戏剧性变化的研究论文相对更容易发表。尽管如此,研究结果仍然令人震惊。 在新罕布什尔州的一片森林保护区中工作的研究人员发现,自1970年代中期以来,那里的甲虫数量下降了80%以上,而虫子的多样性——即不同种类的数量——下降了近40%。

对荷兰的蝴蝶进行的一项研究发现,自19世纪末以来,当地蝴蝶的数量已下降了近85%,而对美国中西部的北部地区的蜉蝣进行的一项研究发现,自2012年以来,蜉蝣的数量下降了一半以上。在德国,第二组研究人员证实了克雷菲尔德的研究结果——他们发现,从2008年到2017年,该国草原和森林中的昆虫种类数量下降了30%以上,这是在三个相距较远的保护区的数百个地点重复取样的结果。

研究人员之一,慕尼黑工业大学的沃尔夫冈·魏瑟教授(Wolfgang Weisser)说:“结果令人恐惧,但却和越来越多的研究中所呈现的情况相符。”

人们可能会喜欢蝴蝶并讨厌蚊子,大多数昆虫我们根本就不加注意。两条腿的生物得到的关注要比六条腿的生物多得多。

昆虫远超其它生物高居地球上最多样化的生物榜榜首,科学家们仍在努力找出有多少种不同的昆虫。已经发现并命名的大约有一百万种昆虫,但人们普遍认为还有更多的昆虫没被发现(根据最近的估计,大约还有四百多万种)。 仅有一个寄生类黄蜂科(也被称为达尔文黄蜂)即包含大约100,000种,比已知的鱼类、爬行动物、哺乳动物、两栖动物和鸟类的总和还要多。(查尔斯·达尔文曾经对一个朋友说过,单是蜂科昆虫的存在就足以反驳圣经的创造论,因为没有任何“仁慈而且无所不能的上帝”会设计出这种可怕的、嗜杀的寄生虫。)其他昆虫家族也类似,例如,象鼻虫大约有60,000种。

为了保持其非同寻常的多样性,昆虫的栖息地几乎遍布所有陆地环境,甚至最极端的环境。在喜马拉雅山海拔18,000英尺(5486米)以上的地方记录到苍蝇,在地下3,000英尺(914米)的洞穴中观测到蠹鱼。黄石公园的碱性热泉边缘生活着一种飞蝇,热泉的温度足以把人烫伤。而无翅的南极蠓通过用一种防冻凝胶状物质包裹虫卵来抵御极地的严寒。 一种被称为睡虫的蝇类,生活在非洲半干旱地区,其幼虫在干旱季节内会收缩成干燥鳞片状,进入一种生存暂停状态,据观察,它们甚至在15年后都可恢复。

问题是什么原因导致了昆虫种类如此繁多?有许多种解释,最简单的解释是因为昆虫是如此的古老——它们是最早在陆地上定居的动物之一,生存至今已有4亿多年(最早的恐龙出现在2亿年前)。 如此悠久的历史使得昆虫在时间的长河中一点点建立起自己的多样性。

同时,具有占据许多不同环境的能力也很重要。昆虫是如此之小,以至于一棵树就可以成为上百种昆虫的家园,有些钻进树皮,有些在树叶上挖洞,还有一些则以树根为食。正如生态学家所说的那样,这种“资源分配”使许多昆虫种类可以或多或少地共同居住在同一空间内。

另一方面,至少从历史上来看,昆虫的灭绝率很低。几年前,研究人员检查了甲虫最大亚纲多食亚目(Polyphaga)的化石记录,其中包括圣甲虫、叩头虫和萤火虫。 他们发现,即使在6600万年前的白垩纪末期的大灭绝期间,该群体中也没有一个家族灭绝。这一发现使得最近昆虫数量的下跌显得尤为不祥。

每年秋天,数千名研究人员都会聚集在美国昆虫学会的年会上。去年秋天,会议在圣路易斯举行,出席人数最多的会议名为“人类世的昆虫减少”。

一个接一个的演讲者提出了令人伤感的证据。索尔格讨论了克雷费尔德小组的工作;福雷斯特讲到了塞拉山脉的蝴蝶下落;丹麦奥尔胡斯大学的研究人员托克·托马斯·霍耶(Toke Thomas Høye)记录了格陵兰东北部到访鲜花的苍蝇数量的减少,而伊利诺伊大学的昆虫学家梅·贝伦鲍姆(May Berenbaum)谈到了“全球植物授粉危机”。

康涅狄格大学的昆虫学家大卫·瓦格纳(David Wagner)组织了这次会议。轮到他发言时,他指出了一个“谜题”。他说,演讲者几乎都同意昆虫遇到麻烦了,但是当谈到原因时,科学家们却无法达成共识。 有些人将原因归咎于气候变化,其他人则归咎于耕种方法的变化或其它侵占昆虫栖息地的行为。 他说:“令人惊奇的是,我们有如此多的科学家正在研究这个问题,但是并无法确定确切的原因是什么。”

会议结束几周后,我在纽约的美国自然历史博物馆遇到了瓦格纳。 该博物馆拥有世界上最广泛的昆虫收藏之一,一排排的金属柜里摆满了数百万个标本。 瓦格纳多少带点随意地解锁了一个熊蜂(或大黄蜂)柜子。 在一个抽屉里陈列着巴塔哥尼亚大黄蜂,它们是地球上体型最大的蜜蜂之一,曾经在智利和阿根廷的大部分地区很常见。然而近年来,这种大黄蜂的数量雪崩般下降。

另一个抽屉里堆满了锈斑大黄蜂(Bombus affinis),它们的背上有一个显眼的红色斑点。 它们原产于美国中西部和东北部,曾经非常常见,但现在它们的数量已经下降到被列为濒危物种的地步。

瓦格纳说:“您再也找不到它们了。” 他解释说,还有另一种吉卜赛布谷大黄蜂,其生存方式是入侵其他大黄蜂的巢,包括锈斑大黄蜂,吃掉它们的幼虫并用自己的幼虫代替。 他说:“这种黄蜂也一直在消失。”

我问瓦格纳,他认为是什么造成了昆虫数量下降。 他说,在某种程度上,答案很明显:“地球上有70亿人口,显然会使其它物种的数量下降。”在满足衣食住行的过程中,人们正在从根本上改变着地球——砍伐森林,耕种草地,种植单一农作物,向空气中排放污染物——所有这一切都是昆虫和其他动物的压力源,几乎所有动物种群的数量都在下降。

瓦格纳说:“我们清楚自己正处于生物多样性危机中。”

令人困惑不解的是最近的研究报告中指出的昆虫灭绝的速度,例如克雷费尔德报告表明,昆虫的下降速度明显快于其他动物。为什么呢? 农药是其中一种可能性。尽管这些药品针对的是“害虫”,但它们并不能区分破坏农作物的昆虫和给农作物授粉的昆虫。(在德国甚至保护区也可能受到农药的影响,因为其中许多地区都毗邻农业用地。)但是在某些据报急剧下降的地方(例如在新罕布什尔州的怀特山脉),农药的使用量很少。 因此,这成了一个难题。

瓦格纳说:“现在的问题是弄清楚为什么昆虫比其他物种受到更大程度的危害。” “这个问题很急迫。”他补充说:“我认为,人们第一次开始真正担心生态系统以及昆虫为维持地球所做的一切。”

数不清的昆虫近乎无休无止地从事着无数的劳动,其中许多不为人所知。在所有的开花植物中,大约四分之三依靠昆虫授粉——最熟悉的是蜜蜂和大黄蜂,还有些植物依赖蝴蝶、黄蜂和甲虫。大多数水果,从苹果到西瓜,都需要昆虫授粉。

昆虫也是重要的播种者。许多植物的种子上都含有附带物质,称为脂质体(elaiosome),富含脂肪和其他物质。蚂蚁带走种子,吃掉脂质体,种子的其余部分则会生根发芽。

昆虫反过来又为淡水鱼和几乎所有陆生动物提供食物。食虫类爬行动物包括壁虎、安乐蜴(anole)和石龙子; 树鼩和食蚁兽是食虫类哺乳动物。主要靠虫子为食的鸟类包括燕子、林莺、啄木鸟和鹪鹩。

即使是杂食性鸟类,幼鸟也常常依赖昆虫为食。 例如,卡罗来纳州的山雀只用毛虫来喂养雏鸟(需要5,000多只毛毛虫才能养活一窝小鸟。)一项对北美鸟类的最新研究发现,它们的数量也一直在急剧下降,自1970年以来降低了近三分之一,以昆虫为主食的鸟类下降尤其明显。

昆虫作为关键的分解者,也是维持生命轮转的重要一环。粪甲虫通过食屎帮助养分返回土壤。 白蚁通过食用木材来做同样的事情。没有昆虫,包括人体在内的死亡有机物都将开始堆积。在适当的条件下,丽蝇的幼虫在一周内就能吞噬掉一具人类尸体的60%。

这些工作的价值很难用金钱来评估,但是早在2006年,两个昆虫学家就尝试过。 他们研究了“昆虫服务”的四个类别——“粪便掩埋,害虫控制,授粉和为野生动物提供营养”——仅在美国,每年服务的价值就高达570亿美元。

拉塞尔瓦研究站(La Selva Research Station)位于哥斯达黎加首都圣何塞以北35英里处,要到达这里需要经过一段陡峭的山路,大约两个小时的车程。

拉塞尔瓦的一个夜间观测点曾经是一个小凉亭,上面铺着白色的床单,用一盏黑光灯来吸引昆虫。如此多的昆虫会聚集在床单上,以至于观测点的游客会一直待到天亮。不过在过去的20年中,此地的壮观程度有所下降,甚至都不能称之为昆虫盛会了。 去年一月,我在炎热的夜晚两次前往凉亭,看到的景象如下:三只飞蛾、一只象鼻虫、一只盾蝽和一些飞蠓。

内华达大学里诺分校的生态学家李·戴尔(Lee Dyer)在谈到这个观测点时说:“当我第一次来到这里时,这儿确实是个昆虫聚会胜地,现在您再也看不到昆虫了,也许只有一两种。”

戴尔自1991年开始在拉塞尔瓦研究站工作。他的研究重点是昆虫与寄主植物之间以及昆虫与昆虫之间的相互作用。 许多昆虫以其他昆虫为食。 例如,大多数寄生性黄蜂会将卵产在毛虫的体内,把宿主当作育儿食堂,黄蜂幼虫逐渐从内而外吞食毛虫。 其他被称为超寄生虫的昆虫将卵产在寄生虫体内,甚至还有昆虫寄生超寄生物。

在学生和志愿者的帮助下,戴尔一直在拉塞尔瓦收集并饲养毛虫,以便观察随之出现的虫类——在某些情况下是飞蛾,在其他情况下为寄生昆虫。 像克雷费尔德昆虫学会的成员一样,他并未刻意寻找昆虫数量衰落的证据。但证据找到了他。 他的一位研究生丹妮埃里·萨勒席都(Danielle Salcido)最近筛选了过去20年的数据,发现自1997年以来,拉塞尔瓦的毛虫多样性下降了近40%,寄生虫的多样性下降幅度更大,约为55%。

寄生性昆虫有助于控制许多食草毛虫,因此,如果它们的数量下降,可能会增加农业上的损失。(萨勒席都发现,即使大多数毛虫都在减少,几种更易爆发的毛虫的数量却在增加。)毛毛虫和寄生虫之间的相互作用的丧失也意味着整个食物链可能正在瓦解,在许多情况下,人们甚至还没有机会发现其中的关联。

“我当时的主业是英语专业,”戴尔说,“这些互动,这些故事就像诗一样。”当很多东西失去时,“就像烧毁一个图书馆一样。”

有关昆虫的大多数长期数据来自温带地区(欧洲或美国),但是大约80%的昆虫物种生活在热带,这正是戴尔和萨勒席都的发现可能具有重要意义的原因。 尽管拉塞尔瓦被农地所包围,农业带来了栖息地的破碎化和农药使用等问题,但戴尔认为,气候变化是造成昆虫数量衰减的主要原因之一。 他特别指出极端天气事件(例如洪水)的增加。 他说,许多昆虫物种“特别是在热带地区确实很容易受到极端天气条件的影响”。 “他们不适应大的波动。”

丹·詹森(Dan Janzen)和温妮·哈尔沃克斯(Winnie Hallwachs)是宾夕法尼亚大学的热带生态学家。 他们一年中的一部分时间在费城,另一部分则在哥斯达黎加西部的利比里亚市,在一所和野生动物共享的房子里度过,这其中包括鞭蝎和蜜蝠。 当有客人从拉塞尔瓦来访时,哈尔沃克斯会指给他们看水槽下一只三英寸长的蟑螂。 “我告诉人们,书只不过是白蚁的食物,”詹森指着其中一个书柜里的一小堆碎纸说。

这里的风景与拉塞尔瓦迥异,热带季雨林环绕,群山之上,云雾林取代了雨林。但即使在这里,詹森和哈尔沃克斯也见证了昆虫数量的急剧下降。哈尔沃克斯回忆说,在1980年代中期,那时他们刚有一台早期的个人电脑 ,屏幕的光亮吸引了太多的昆虫,他们不得不在屋子里支起帐篷办工。

詹森说:“现在已经到了这种境地,每只穿过我的办公桌的昆虫都会被收集进入一个装有酒精的塑料小管。” 他回到哥斯达黎加已经两个星期了,只收集了九只昆虫。

詹森和哈尔沃克斯也把上述情况归咎于气候变化。今年已经81岁的詹森说,他在1963年初次到哥斯达黎加,那时旱季持续四个月。“现在,旱季长达六个月,所有以四个月的旱季为基准建立起生命周期的生物现在不得不面对多出来的两个月干旱,食物耗尽,毫无头绪,万物分崩离析。”

如何扭转这些不祥的趋势?在某种程度上,这取决于是什么促成了这种情况。如果主要是由气候变化引起,那么只有采取全球性的减排行动才能真正发挥作用。如果农药的使用或栖息地的丧失是罪魁祸首的话,那么只要在区域或地方范围内采取的行动即会产生重大影响。

为了保护传粉昆虫,欧盟已禁止使用大多数新烟碱类农药,一些研究已将其与昆虫和鸟类的减少联系在一起。 去年秋天,德国政府通过了一项“昆虫保护行动计划”,该计划要求恢复昆虫的栖息地,禁止在某些地区使用杀虫剂,并逐步淘汰常用的草甘膦类除草剂。(草甘膦可能正在灭绝昆虫赖以生存的关键植物,研究表明它也可能破坏其昆虫的免疫系统。)行动计划中说,“我们不能没有昆虫。”

最近,来自世界各地的50多位科学家组成了一个小组,提出保护昆虫的“路线图”。 该小组建议“采取积极措施减少温室气体排放”,保留更多的自然区域作为昆虫的避风港,并对外来物种实行更严格的控制措施。(南美巴塔哥尼亚大黄蜂的消失,以及北美锈斑大黄蜂的骤减,是由于从欧洲引进蜜蜂造成的。)该组织还呼吁减少合成农药和化肥的使用。

“我们能做的事情有很多,不管结果如何,重要的是实践。”小组的成员之一瓦格纳说,“和气候相关的工作在 “路线图”中排名首位。如果我们能够减少农药的使用,例如在草坪上用于晒日光浴之类的美容目的时的使用,对地球来说将是件双赢的事。”

位于俄勒冈州波特兰的Xerces学会是世界上仅有的几个专门致力于无脊椎动物保护的组织之一。 (该协会以加利福尼亚甜灰蝶Xerces blue命名,Xerces blue是旧金山半岛的原生蝴蝶,由于人类活动的增加而在1940年代灭绝。)攀登城堡峰之后不久的一天,我和该协会的负责人斯各特·布莱克(Scott Black)一起去参观他们在加利福尼亚中央谷地的一些合作项目。 布莱克开车时回忆起他青少年时期的爱好之一,那是他在1979年在内布拉斯加州购买的野马。那时他必须经常洗车,因为车身上面糊满了死虫子。而现在,他几乎再也不用将死虫从车上刮下来。这种现象已广为人知,被称为“挡风玻璃效应”。

汽车飞驰过一英里又一英里的被精准开发种植的田野。过去,山谷中的农场周围布满了杂草丛生的地方,昆虫可以在那里繁衍生息。布莱克摇了摇头,他说,今天,公路两边的土地全部被开耕了。“我看到的是缺乏野生生物的栖息地。”

我们终于到达了位于斯道克顿镇的毕克斯勒农场,农场占地1300英亩(约5.26平方公里),种植杏仁和蓝莓,几年前,农场主决定和Xerces协会合作,栽下树篱,恢复了一些自然栖息地,这些栖息地因为密集发展的农业已经消失了半个世纪以上。一道树篱位于旧的灌渠内,长度超过半英里(约805米)。较高的灌木丛(如木玫瑰和接骨木)与较小的草丛(如白鼠尾草和西部马鞭草)交替出现。 这是接近夏末的一个炎热且尘土飞扬的日子,大多数植物看上去都有点儿缺水。 即便如此,切叶蜂和汗蜂仍然在树丛中嗡嗡作响。 布莱克说:“我们有很多数据表明,如果农场这样做了,昆虫会自己找来的。”

他接着说道:“植物和昆虫是这个星球的基础。我们将其撕成碎片,现在我们需要将其重新编织在一起。”

原文:https://www.nationalgeographic.com/magazine/2020/05/where-have-all-the-insects-gone-feature/

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